开发利用金属矿物和海水资源课件15人教课标版

1、第四章 化学与自然资源的开发利用第一节 开发利用金属矿物和海水资源 一、金属矿物的开发利用黄铜矿赤铁矿铝矿锰矿钨矿锌矿一、金属矿物的开发利用1、金属元素的存在： 除了金、铂等极少数金属外，绝大多数金属以化合物的形式存在于自然界。2、金属的冶炼原理 冶炼金属的实质是用还原的方法使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。n+M得电子M（被还原）3、冶炼金属的方法a、热分解法（对于不活泼金属，可以直接用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来 ）2HgO = 2Hg + O2 加热2Ag2O = 4Ag + O2 加热b、电解法（适合一些非常活泼金属） MgCl2 (熔融) = Mg + Cl2

2、 电解电解什么状态的金属化合物？2Al2O3 (熔融) = 4Al + 3O2 电解冰晶石2NaCl (熔融) = 2Na + Cl2 电解c、热还原法在金属活动性顺序表中处于中间位置的金属，通常是用还原剂（C、CO、H2、活泼金属等）将金属从其化合物中还原出来 写出符合上述条件的几个方程式Fe2O3+3CO = 2Fe + 3CO2 高温CuO+H2 = Cu + H2O高温ZnO+C = Zn + CO 高温Fe2O3+2Al = 2Fe + Al2O3 高温铝热反应 注意观察演示实验现象反应现象：镁条剧烈燃烧，并发出耀眼的光芒。纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。待熔融物冷却后，除去外

3、层熔渣，可以发现落下的是铁珠。 其它铝热反应 3MnO2+4Al = 3Mn+ 2Al2O3高温Cr2O3+2Al = 2Cr + Al2O3高温3Co3O4+8Al = 9Co + 4Al2O3高温铝热反应的原理可以应用在生产上，如用于焊接钢轨等。在冶金工业上也常用于冶炼高熔点金属 ，如冶炼钒、铬、锰等铝热反应的应用小结：结合金属活动顺序表思考不同金属的冶炼方法电解法 热还原法 热分解法K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag 思考：为什么人类使用铁器比使用铜器晚？金属使用的先后与金属冶炼的难易有关 4、金属的冶炼的步骤： 矿石的富集、冶炼、精炼5、金属的回收

4、和资源保护 回收金属的意义：（1）节约矿物资源；（2）节约能源；（3）减少环境污染回收金属的实例（1）废旧钢铁用于炼钢；（2）废铁屑用于制铁盐；（3）定影液用于回收银 以铝为例，生产一吨原铝至少要消耗四吨铝土矿资源。当前全球原铝的年产量约2500万吨，年消耗铝土矿超过一亿吨，如果照此发展下去，地球上的铝土矿资源就会越来越少，直至有一天枯竭。如果人类消费的铝能够回收利用，只要回收利用量达到产量的二分之一，每年就将减少铝土矿消耗量约5000万吨，这对保护全球铝土矿资源具有极为重要的意义。其次，利用废杂原料生产一吨合金铝锭与用铝土矿原料生产一吨原铝锭相比，可以节省95以上的能源消耗。 你知道吗？据有

5、关资料统计， 每生产一吨原铝锭需要消耗能源2132TJ(电能约占82)，而生产一吨再生铝合金锭所需能源消耗为55TJ(燃料约占80)，仅为原铝锭生产能源消耗的26，优势比较明显。由于铝可以反复循环使用，从再生铝废料中再生产铝，其节能效果更加显著。另外，再生铝生产中二氧化碳的产生量和排放量与原铝生产相比，大为减少。有资料统计，再生铝生产可比用水电生产原铝减少二氧化碳排放量91%，比用燃油发电减少二氧化碳排放量97以上，比用煤发电减少的二氧化碳排放量更多，环保效益十分显著。 小资料练习: 1、冶炼金属一般有下列4种方法： 焦炭法水煤气法（或CO、H2法） 活泼金属置换法电解法，4种方法在工业上均有

6、应用。古代有(I)火烧孔雀石炼铜(II)湿法炼铜，现代有(III)铝热法炼铬(IV)从光卤石中炼镁，下列对这四种金属制备方法的分类中不正确的是（ ） A、 (I) B、(II) C、 (III) D、(IV) B练习: 2、根据下图所示实验室用一氧化碳还原氧化铁的实验装置，回答以下问题： 反应过程中发生的现象是 ； 塑料袋的作用是 。海水资源的开发和利用含80多种元素，以氢、氧、氯、钠、镁、硫、钙、钾等较多。被称为“元素的故乡”。海水中铀多达45亿吨是已知陆地铀矿储量的4500倍。氘有50亿吨足够人类用上千万年海水中的化学资源海洋中的矿产资源海水资源的广泛性：海洋中的资源 ：动物:（鱼类、海狮

7、、海马、贝类植物:（海草、海带矿物:（各种盐、NaCl、MgCl2 . 海底金属结核矿、石油水 : （水资源及各种溶解的盐类海水资源的多样性：海水中溶解和悬浮大量的无机物和有机物按含量计：含O、H及Cl、Na、S、C、F、B、Br、Sr共13种元素的质量占总水量的99%，其余1%为70多种含量微少的元素。海水资源的分散性：海水因为量太大、面太广，大多数元素尽管总量很大但由于太分散 ，含量极微少如：海水中金元素总含量约为50000000t（5千万吨）但一顿海水中只含金元素0.000004g（10亿分之四克） （百分之0.000004克）海水中的水1.3X109 亿吨 占地球总水量97% （3%在

8、陆地、淡水）海水中除了水以外，还含有80多种元素，有的含量很大（如NaCl ）有的含量很少（如Au）海水资源的利用海水水资源的利用海水化学资源的利用1、从海水中提取淡水海水淡化 海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。 海水蒸馏原理示意图进出原理：加热到水的沸点，液态水变为水蒸气与海水中的盐分离，水蒸汽冷凝得到淡水。太阳能蒸发海水示意图： 2、海水化学资源的利用 种类多，总储量大，富集程度低。因此，从海水中提取物质需要解决物质的富集的问题。从海水中提取食盐的主要工艺流程 从海水中制取盐的方法主要有：盐田法、电渗析法和冷冻法。 海水晒盐（煮海为盐） 科学探究：如何证明海带中有碘离子？

9、 阅读P91实验4-2 化学方程式：2KI + H2O2 + H2SO4= I2+ K2SO4 + 2H2O海带提碘：海带海带灰溶解过滤灼烧残渣含I-的溶液稀H2SO4 H2O2含I2的溶液含I2的有机溶液萃取证明海带中含有碘，有以下步骤灼烧海带至完全生成灰，停止加热，冷却；在滤液中滴加稀H2SO4及H2O2，然后加入几滴淀粉溶液；用剪刀剪碎海带，用酒精润湿，放入坩埚中； 海带灰转移到小烧杯，加蒸馏水，搅拌、煮沸、过滤.(1)合理的步骤是_(2)证明含碘的步骤是_, 现象是_, 反应的离子方程式是 _滴入淀粉溶液，溶液变蓝2I- + 2H+ +H2O2 I2+2H2O 思考与交流： 如何将海水

10、中的溴离子转变成溴单质？阅读教材P91页资料卡片海水提溴。1、推测海水提溴的步骤和实验装置； 2、写出相关的化学方程式。浓缩海水溴单质氢溴酸单质溴通入Cl2通入空气，SO2吸收通入Cl2(3)从海水中提取溴的主要工艺流程用四氯化碳（或苯）萃取吸收塔内的溶液中的溴单质。 用蒸馏法将海水浓缩，用硫酸将浓缩的海水酸化。向酸化的海水中通入适量的氯气，使溴离子转化为溴单质：2NaBr+Cl2=Br2+2NaCl向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸汽，将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内以达到富集的目的：Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气： 2HBr+Cl2=2

11、HCl+Br22NaBr + Cl2= Br2+2NaCl2H2O + Br2+SO2= H2SO4+2HBr2HBr + Cl2= Br2+2HCl海水提溴的实验室模拟装置课堂练习 海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如下图所示： （1）若在空气中加热MgCl26H2O，生成的是Mg(OH)Cl或MgO，写出相应反应的化学方程式 。用电解法制取金属镁时，需要无水氯化镁。在干燥的HCl气流中加热MgCl26H2O时，能得到无水MgCl2，其原因是： MgCl26H2O = Mg(OH)Cl+HCl+5H2O 在干燥的HCl气流中，抑制了MgCl2水解，且带走MgCl26H2O受热产生的水气，故

12、能得到无水MgCl2 MgCl26H2O = MgO+HCl+5H2O （2）Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2应怎样除去？写出实验步骤。 加入MgCl2溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用水洗涤。 （3）实验室里将粗盐制成精盐的过程中，在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃棒，分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的：溶解过滤蒸发搅拌，加速溶解 使待滤液体沿玻璃棒流入漏斗，防止外洒 搅拌，防止因局部过热液滴或晶体飞溅 (4)获得HCl的反应为2CH4+O2+4Cl2=2CO+8HCl(不考虑其他反应)。事实上，生产中HCl一直在循环使用。试从理论上分析是否需要补充HCl，简要说明理由 不

13、需要补充HCl,因为Cl22HClMg(OH)2MgCl2Cl2；依氯元素守恒可以看出理论上不要补充HCl。 二、海水资源的开发利用海洋水资源：海水中水的储量约为1.3109亿吨，约占全球总水量的97。 化学资源：含元素80多种，海洋资源中，利用潜力最大的是海水中的化学资源。目前，在陆地上发现的多种化学元素，在海水中已找到多种，其中多种可供提取。如，氯化钠（即食盐）有亿亿吨，镁约有万亿吨，钾有万亿吨，溴约有万亿吨，核燃料约亿吨亿吨。矿产资源：海洋中所贮存的各种矿物约500亿吨。通常只要每平方米有5的矿物。锰结核、可燃冰、砂和砾石，用于冶金、燃料、建筑、石英砂用制玻璃等。含80多种元素，以氢、氧

14、、氯、钠、镁、硫、钙、钾等较多。被称为“元素的故乡”。海水中铀多达45亿吨是已知陆地铀矿储量的4500倍。氘有50亿吨足够人类用上千万年海水中的化学资源海洋中的矿产资源空间资源：海洋可利用空间包括海上、海中、海底三个部分。海洋空间利用已从传统的交通运输扩大到生产、通信、电力输送、储藏、文化娱乐等诸多领域。我国拥有18000公里的大陆海岸线，管辖的海域面积近300万平方公里。能源：海水运动中蕴藏着巨大的能量，包括潮汐能资源、波浪能资源、海流能资源、温差和盐差能资源、海上水能资源，它们都属于可再生能源，而且没有污染。 生物资源：由鱼、虾、贝、藻等组成的海洋生物资源，除了直接捕捞供食用和药用外，通过

15、养殖、增殖等途径还可实现可持续利用。海洋生物品种繁多，我国就有20278种，其中入药的有700种。图4-5 海水综合利用联合工业体系一例1、海水水资源的利用海水中水资源的利用：主要包括海水的淡化和直接利用海水进行循环冷却。通过从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去，都可以达到淡化海水的目的。 海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。2、海水化学资源的利用a、海水中含有的各种元素的特点： 种类多，总储量大，富集程度低。因此，从海水中提取物质需要解决物质的富集的问题。b从海水中提取物质的方法从海水中提取食盐的主要工艺流程 从海水中制取盐的方法主要有：盐田法、电渗析法和冷冻法。 盐田法制

16、得的粗盐中含较多的氯化镁和氯化钙及泥沙，请设计实验室除去NaCl中混有的泥沙、Ca2+、Mg2+离子的方法（需要仪器及实验步骤） 先将样品溶解，加稍过量的氢氧化钙，再加入稍过量的碳酸钠溶液，过滤；在滤液中加入稍过量的盐酸，蒸发结晶即可。思考：(2)从海水中提取溴的主要工艺流程用四氯化碳（或苯）萃取吸收塔内的溶液中的溴单质。 用蒸馏法将海水浓缩，用硫酸将浓缩的海水酸化。向酸化的海水中通入适量的氯气，使溴离子转化为溴单质：2NaBr+Cl2=Br2+2NaCl向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸汽，将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内以达到富集的目的：Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4

17、向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气： 2HBr+Cl2=2HCl+Br2海带中的碘元素主要以I-的形式存在，提取时用适当的氧化剂将其氧化成I2,再萃取出来。用H2O2做氧化剂，反应的离子方程式是：2I-+H2O2+2H+=I2+2H2O (3)从海带中提取碘的实验提取流程反应原理 含碘单质的有机溶液含碘单质的溶液试剂残渣含碘元素的溶液海带溶解过滤海带灰灼烧（1）称取3g干海带，用刷子把干海带表面的附着物刷净（不要用水洗，有I-）。 将海带剪碎，用酒精润湿（便于灼烧）后，放在坩埚中。 （2）用酒精灯灼烧盛有海带的坩埚，至海带完全成灰，停止加热，冷却。 （3）将海带灰转移到小烧杯中，再向烧杯中加入1

18、0ml蒸馏水，搅拌，煮沸2min3min，使可溶物溶解，过滤。 （4）向滤液中滴入几滴稀硫酸，再加入约1ml H2O2溶液，观察现象。（5）取少量上述滤液，加几滴淀粉溶液，观察现象。 实验注意事项实验方法 海带不要用水洗，以免洗去海带中的碘；用干海带从而易于燃烧；灼烧海带的地方要注意通风。 3.海水综合利用联合工业体系一例（如下图） 从太空观察地球，看到地球上有七片陆地“漂浮”在一大片蓝色的海洋之中海洋是“历史留给人类的资源储备”海洋是美丽的， 也是富饶的 1、人生并不在于获取，更在于放得下。放下一粒种子，收获一棵大树；放下一处烦恼，收获一个惊喜；放下一种偏见，收获一种幸福；放下一种执着，收获

19、一种自在。放下既是一种理性抉择，也是一种豁达美。只要看得开、放得下，何愁没有快乐的春莺在啼鸣，何愁没有快乐的泉溪在歌唱，何愁没有快乐的鲜花绽放！2、若不是看遍了千山万水，谁会相信平平淡淡才是真？若不是拥有过绝代风华，谁又真的能视红粉如骷髅？不观千娇百媚亿万花开，又何能洗尽尘世铅华？唯有经历，才能懂得。唯有痛过，方能明了。人生是自己的，你才是唯一的掌舵人，师长的经验固然重要，但决不能代替你对人生的思考与摸索。3、最使人疲惫，的往往不是道路的遥远，而是你心中的郁闷；最使人颓废的往往不是前途的坎坷，而是你自信的丧失； 最使人痛苦的往往不是生活的不幸，而是你希望的破灭； 最使人绝望的往往不是挫折的打击

20、，而是你心灵的死亡； 凡事看淡一些，心放开一点，一切都会慢慢变好。4、爱情很简单，因为每个人都会说：“我爱你，会为你付出一切！”，爱情很难，因为没有多少人做到了他的承诺。如果真心爱一个人，不承诺也会去爱；如果不爱一个人，曾经承诺也会背叛。5、外表简单，内涵会更丰富；需求简单，心灵会更丰富；流程简单，质感会更丰富；言语简单，沟通会丰富；学习简单，知识会更丰富；私心简单，友情会更丰富；挫折简单，经验会丰富；情绪简单，人生会丰富；效率简单，成果会更丰富；行销简单，业绩会丰富；环境简单，空间会更丰富；爱情简单，幸福会更丰富。6、【年轻的我们应该懂得】成功不是赢在起点而是赢在转折点；人生没有如果只有后果

21、和结果；人生就八个字，喜怒哀乐忧愁烦恼，喜和乐只占两个；少年的时光就是晃用大把时间彷徨，只用几个瞬间来成长；蓝天下便是阳光；艰苦后便是甘甜；失败了就当经验；成功时便是灿烂！7、每个人心里都有一只野兽，同时又有一只兔子。有时是兔子走出来，有时是野兽。我们既希望自己强大，也希望自己一次又一次回到弱小的童年。没有野兽，也就没有兔子。 爱便是意味着同时接纳自己和对方的兔子与野兽。8、人生是一列单向行驶的火车，中途会有许多大大小小的站点停靠，但是永远不售返程车票。在这列火车上，有些事情可以做，有些事情必须做，有些事情可做可不做，有些事情坚决不能做做与不做的选择，决定了人生的方向；做多做少的差别，决定了人

22、生的高度；做好做坏的结果，决定了人生的质量。9、欣赏别人，就是善于寻找并发现别人身上的优点：欣赏别人的谈吐，会提高我们的口才；欣赏别人的大度，会开阔我们的心胸；欣赏别人的善举，会净化我们的心灵。欣赏别其实是少一点挑剔，多一点信任；多一点热情，少一点冷漠；多一点仰视，少一点鄙视。学会欣赏别人，才会充实你的人生！10、人生是一种选择，亦是一种放弃。可惜，有时我们的选择，只有等待，没有结果，只能黯然离开；有时我们的放弃，迫于无奈，含泪转身，走远了依旧频频地回望。所以，有些过去，关于幸福或伤痛，只能深埋心底；有些希冀，关于现在或将来，只能慢慢遗忘人生的路，有平坦，有坎坷；有笔直，有曲折。如果你不能一路

23、欢乐一路高歌，也不要抱怨；不要退缩；而要义无反顾地前行。相信人生没有白走的路，每一步都算数！生活繁杂，谁没有烦恼？谁没有痛苦？谁又能躲得过大事小事的打扰？为了心中美好的希望，为了崇高的理想；为了幸福的生活；每个人都在起早贪黑地奋斗，都在含泪做生活的强者！每个人都肩负着生活的重担，所以只能在艰辛与困苦中挥汗如雨；在深一脚浅一脚中苦苦地跋涉；在忙忙碌碌中如同机器人一样；与时间争分夺秒地赛跑，不得不全身心地投入，机械地旋转和运动。在紧张的工作中，也许还要被疯涨的诱惑；强烈的欲望；攀比的心理；折磨得心力憔悴；以至于忘记了初心的美丽。遗憾的是，却没有时间停下匆忙的脚步；诉说无奈的情绪；释放内心的压力。或

24、许人生就是要吃尽苦中苦，方能人上人。即使一路风雨兼程，也要微笑撑伞前行。心若向阳，安暖如常；心若忧伤，必生凄凉。苦而不言是一种智慧，痛而不语是一种修养！人生没有趟不过的河，趟过去就会风平浪静；没有翻不过的山，翻过去就会一马平川；没有跨不过的坎，跨过去就会一帆风顺；没有吃不尽的苦，吃过去就会苦尽甘来。相信车到山前必有路，船到桥头自然直。无论日子过得有多难，都要快乐地昂首挺胸，大步朝前走；都要满怀希望地向前看，相信最美的风景就在路上。若不经历风雨，怎能见彩虹？若非一番寒彻苦，哪有梅花吐芳香？生活不能等待别人来安排，要自己去争取和奋斗；而不论其结果是喜是悲，但可以慰藉的是，你总不枉在这世界上活了一场

25、。有了这样的认识，你就会珍重生活，而不会玩世不恭；同时，也会给人自身注入一种强大的内在力量。”只要去奋斗，就会有成功的希望。当机会来临时，你要好好地把握。因为机不可失，失不再来。也许谨慎是好事，但是过分地犹豫也会误事。如果不亲自去尝试，你永远不知道自己有多强大？即使失败了，那也是一笔宝贵的财富！如果有一天，你功成名就时，千万不要让金钱名利控制你的行动，而忽视了对家人的关爱。因为家是温暖的港湾，有你所爱、有你所想、有你所念的亲人；有一家人其乐融融的笑声；而陪伴才是最长情的告白！苦乐人生，谁都不易。无论遇见谁都是命中注定的，即使有不喜欢的人，有看不惯的事，也不要为难他人。而要多一份尊重，宽容相待；

26、多一份友善，坦诚相见；“予人玫瑰，手留余香”。善待他人，就是善待自己！其实，善待别人，并不是失去你的人格和尊严，委屈自己的内心，去迎合别人。“不用去追一批马，用追马的时间种草，待到春暖花开时，就会有一批骏马任你挑选。”与其讨好别人，不如取悦自己！走在容颜渐老的路上，有欢乐，有忧伤；有希望，有失望。因为不是所有的付出，都有回报；不是所有的憧憬，都能实现；不是所有的失去，都会重来；所以要学会释然。“不乱于心，不困于情；不念过往，不惧将来。如此，安好。”人有悲欢离合，月有阴晴圆缺。面对无法改变的残酷现实，就要学会改变自己的心态；然后心平气和地接受。最后微笑着告诉自己：没事儿的，一切都会变好的。你的坚

27、持，终将美好！走过春夏秋冬，走过风霜雪雨；走过坎坷不平；相信你一定会遇见鲜花和掌声；遇见温暖和感动；遇见更加优秀的自己。因为风雨人生路，每一步都算数！在追求自己梦想的道路上，如果累了，可以停下来歇歇，然后继续前行，一定不要忘记最初的自己，不要失去自我，做一个简单快乐的人。简单的人，不要在复杂的人堆里混。混到最后，你会发现，做个复杂的人真简单，做个简单的人好复杂。一个从前用脚走路的人，被迫开始用心眼走路了。但，你永远赶不上一个始终玩心眼的人。你心素已闲，而对方早已成了精。简单的人一条路走到黑，就真的走到黑了。复杂的人说好跟着走，但一回头就看不到了踪影。更多的时候，简单的人还傻傻地走在风里，复杂的人早已藏在了背风处。简单永远不要跟复杂斗，斗过斗不过放在一边，伤害却永远都是你一个人的。复杂的人那里